颈内动脉是人体颈部的重要动脉，它主要供应大脑半球的前2/3、眼部及部分间脑等重要结构的血液。颈内动脉按其行程可分为颈部、岩部、海绵窦部和脑部，其主要分支如下：

在颈部，颈内动脉没有分支。进入岩部后，其分支有颈鼓动脉和翼管动脉。颈鼓动脉一般有两支，经鼓室下壁或下壁的小管进入鼓室，与上颌动脉的鼓室上动脉和茎乳动脉分支吻合，营养鼓室。翼管动脉细小，自颈内动脉岩段前面发出，经翼管至翼腭窝，与上颌动脉的分支相吻合。

在海绵窦部，颈内动脉的主要分支有脑膜垂体干、海绵窦下动脉和 McConnell 垂体被膜动脉。脑膜垂体干通常分为小脑幕缘动脉、脑膜背侧动脉和垂体下动脉。小脑幕缘动脉分布于小脑幕游离缘；脑膜背侧动脉供应斜坡区硬脑膜；垂体下动脉主要营养垂体后叶。海绵窦下动脉供应海绵窦壁及三叉神经节等结构。McConnell 垂体被膜动脉主要供应鞍膈及垂体窝的硬脑膜。

在脑部，颈内动脉的主要分支有眼动脉、后交通动脉、脉络膜前动脉、大脑前动脉和大脑中动脉。眼动脉经视神经管入眶，分支营养眼球、眼外肌等眼部结构。后交通动脉向后与大脑后动脉吻合，是脑底动脉环的重要组成部分，对侧支循环的建立有重要意义。脉络膜前动脉供应外侧膝状体、内囊后肢的后下部、大脑脚底的中1/3及苍白球等结构。大脑前动脉主要供应大脑半球的内侧面、额叶底面的一部分及额、顶叶上外侧面的上部。大脑中动脉是颈内动脉的直接延续，供应大脑半球上外侧面的大部分和岛叶，该动脉一旦发生阻塞，可产生严重的临床症状。